Способ испытания горных пород в натурных условиях

(56) 1. Кузнецов Г.Н, и др. Оделение предела прочности насложных нетрещиноватых породных условиях. - Труды ВНИМИ,Л., 1966, с. 206-211.2. Авторское свидетельствоУ 787655, кл. Е 2 1 С 39/00,(54)(57) 1. СПОСОБ ИСПЫТАНИЯПОРОД В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ,щий образование в массиве пЯО 1121432 балки определенной мощности путем прореэки двух параллельных горизонтальных щелей и вертикального пропила, нагружение балки вертикальной равномерно распределенной нагрузкой до разрушения и определение величины разрушающей нагрузки, по которой судят о прочностных свойствах массива, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний, по торцам балки образуют две сквозные ниши и создают усипие бокового распора на торцы балки, при этом ниши располагают на расстоянии от концов ще" лей,равном полуторной мощности балки, а2. Способ по п.1,о т д и ч а ю - щ и й с я тем, что, балку образуют двумя параллельными выработками и двумя сквозными щеЛями, расположенными перпендикулярно выработкам.Й15 Ю 25 ЗО 35 1 112143Изобретение относится к горномуделу и предназначено для определения прочностных свойств горных породпри расчетах размеров устойчивыхобнажений пород кровли выработок.5Известен способ испытания горныхпород в натурных условиях, включающий образование в массиве породнойбалки и ее разрушение Г 1 1.Недостатком данного способа является низкая точность измерений,обусловленная неопределенностьюусловий нагружения балки,Известен способ испытания горныхпород в натурных условиях, включаю- .щий образование в массиве породнойбалки определенной мощности путемпрорезки двух параллельных горизонтальных щелей и вертикального пропила, нагружение балки вертикальной равномерно распределенной нагрузкой до разрушения и определениевеличины разрушающей нагрузки, покоторой судят о прочностных свойст"вах массива Г 21,Однако данный способ характеризуется недостаточной достоверностьюрезультатов испытаний, связанной снеучетом усилий. бокбвого распора,Целью изобретения является повы-шение достоверности результатовиспытаний,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу испытаниягорных пород в натурных условиях,включающему образование в массивепородной балки определенной мощности путем прореэки двух параллельных горизонтальных щелей и вертикального пропила, нагружение балки вертикальной равномерно распределенной 40нагрузкой до разрушения и определение величины разрушающей нагрузки,по которой судят о прочностныхсвойствах массива, по торцам балкиобразуют две сквозные ниши и создают 45усилие бокового распора на торцыбалки, при этом ниши располагают нарасстоянии от концов щелей, равномполуторной мощности балки.А также тем, что балку образуют 50двумя параллельными выработками идвумя сквозными щелями, расположенными перпендикулярно выработкам.На фиг. 1 изображена действующаявыработка; на фиг, 2 - схема нагружения кровли.Способ осуществляют следукицимобразом,2 . 2Иэ действующей подземной выработки в сторону нетронутого массива (см. фиг. 1) проводятся две параллельные выработки 1, например, с подъемом в кровлю с таким расчетом, чтобы непосредственная кровля 2 оказалась в бортах этих выработок. Кроме того, выработки проводятся параллельно напластованию длиной, достаточной дпя проведения испытаний.Между выработками оставляют межходовой целик 3 шириной, равной длине щелеобразующего органа, применяемого дпя этой цели, например длине бара врубовой машины. В целике образуютбез нарушения исследуемой пачки две сквозные щели: нижняя 4 по отрабатываемому пласту 5, по контакту его с непосредственной кровлей, верхняя 6 по йородам вышележащей основной кровли 7 или верхнему слою непосредственной кровли. Длину щелей (длина исследуемой балки) выбирают из условий отсутствия деформаций прогиба балки под собственным весом. Далее, отступив от концов щелей на расстояние, равное полуторной мощности (высоте) балки, образуют две сквозные ниши 8. По высоте эти нищи равны толщине балки, а по длине - размерам давильной установки, используемой для создания горизонтальных нагрузок.Подготовленную таким образом балку испытывают приложением двух нагрузок; вертикальной равномерно распределенной, равной нагрузке от веса вь 1 шележащих пород до земной поверх" ности КЭ Н, и горизонтальной, равной произведению вертикальной нагрузки на коэффициент бокового распора, ЬКу Н, т.есоответствукицей усилию бокового раснора.Величины этих нагрузок, если известны значения коэффициентов 7 и К, могут быть определены методом разгрузки.Испытания проводят в режимах как кратковременных нагруженнй, так и длительных, позволяющих учесть влияние реологических свойств пород кровли на ее устойчивость.При соответствукицем изменении нагрузок на балку могут быть созданы условия, имитирующие работу пород кровли отрабатываемого пласта на любой глубине.Все это дает возможность опреде" лять устойчивость пород кровли неН б 3 11214 только для условий, в которых производятся испытания, но и прогнозировать характер деформирования кровли при расположении выработок на другой глубине, причем выработок с различным 5 сроком службы.П р и м е р, На учаСтке с глубиной 320 м было определено напряженное состояние пород кровли и проведены испытания породных балок на изгиб .Напряженное состояние определялось методом разгрузки вне зоны влияния . очистных работ, в зоне опорного давления и в барьерном целике, расположенном в выработанном пространстве . Вертикальные нагрузки, соответственно, составляли 66,82 и 120 кгс/см, а горизонтальные - 53,65 и 97 кгс/см . Таким образом, при объемном весе налегающей толщи пород, равном 2,2 т/м, вертикальная составляющая в, нетронутом массиве близка гидро- статическому давлению и повышается почти в два раза на барьерный целик. Причем коэффициент бокового распора практически не меняется и составляет 0,8.Породная балка к испытаниям на изгиб подготавливалась из нижнего слоя кровли мощностью 20 см. Для этого комбайном ПКи проходипись две паралпельные выработки с подъемом в породы кровли с расстоянием между ними 1,2 м . Затем врубовой машиной, установленной на подъемно- транспортной установке, прорубались две сквозные параллельные напластованию щели.Далее строчечным бурением подготавливались две сквозные ниши вько 40 32 4той, равной толщине балки, и длиной 35 см для размещения гидродомкратов и опорных плит для создания бокового распора. Ниши располагались на удалении от концов щелей, равном полуторной толщины балки. Этот размер был получен экспериментально, при его увеличении происходит распор защемленного конца балки и усилие, создаваемое гидродомкратами, не передается полностью на балку, а при уменьшении этого размера происходит срез по контактам.На верхнюю поверхность балки устанавливались гидроподушки, а в ниши - гидродомкраты.По длине балки устанавливались индикаторы часового типа для измерения деформаций изгиба при одновременном нагружении равномерно распределенной нагрузкой и усилием бокового распора, Испытания проводились при различной величине бокового усилия в режимах как кратковременного, так и длительного йагружения вертикальной нагрузкой до разрушения балки.Предлагаемый способ испытания пород повышает достоверность результатов измерений за счет сохранения фактического состояния силового и контактного взаимодействия непосредственной кровли с окружающими ее породами в конкретных горно-геологических условиях.Применение предлагаемого способа испытания пород кровли .позволяет путем изменения нагрузок на балку получить закономерности деформирования пород кровли, соответствующие условиям отработки пласта на любых глубинах.